Физика и астрономия · 11 клас · урок 6 от 7

Светлината като електромагнитна вълна

Максуел показва, че изменящите се електрично и магнитно поле се пораждат взаимно и се разпространяват като електромагнитна вълна. Светлината е такава вълна с дължина около 400-760 nm. Вълновата природа на светлината се проявява в интерференцията и дифракцията. Скоростта ѝ във вакуум е около 3·108 m/s, а във вещество е по-малка n пъти.

Работен лист за печат

Какво да запомним

  • Скорост на светлината във вакуум c ≈ 3·108 m/s; c = λν.
  • Електромагнитните вълни са напречни и се разпространяват и във вакуум.
  • Показател на пречупване: n = c/v.
  • Интерференция: усилване и отслабване при наслагване на кохерентни вълни (сапунени мехури, опит на Юнг).
  • Дифракционна решетка: d·sin θ = kλ.

Пример

Червена светлина с λ = 600 nm има честота ν = c/λ = 3·108/(6·10−7) = 5·1014 Hz.

Проверете се: 15 въпроса

Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.

  1. Каква е скоростта на светлината във вакуум (приблизително)?
    • 3·108 m/s
    • 3·105 m/s
    • 340 m/s
    • 3·106 m/s

    Отговор: 3·108 m/s

    c ≈ 300 000 km/s = 3·108 m/s.

  2. Дифракционна решетка има период 1 μm. Под какъв ъгъл се вижда максимумът от първи порядък за светлина с λ = 500 nm?
    • 60°
    • 45°
    • 0,5°
    • 30°

    Отговор: 30°

    d·sin θ = kλ: sin θ = 500·10−9/10−6 = 0,5, θ = 30°.

  3. В дадена среда светлината се разпространява със скорост 2·108 m/s. Какъв е показателят на пречупване на средата?
    • 0,67
    • 2
    • 6
    • 1,5

    Отговор: 1,5

    n = c/v = 3·108/2·108 = 1,5.

  4. Кое явление обяснява цветните ивици по сапунените мехури?
    • Дисперсията в призма
    • Пълното вътрешно отражение
    • Интерференцията на светлината
    • Фотоефектът

    Отговор: Интерференцията на светлината

    Вълните, отразени от двете повърхности на тънкия филм, се наслагват и усилват или отслабват според дължината на вълната.

  5. Какви вълни са електромагнитните вълни?
    • Надлъжни
    • Напречни
    • Само механични
    • Само звукови

    Отговор: Напречни

    Векторите E и B трептят перпендикулярно на посоката на разпространение, затова вълните са напречни.

  6. Кой учен създава теорията на електромагнитното поле и предсказва електромагнитните вълни?
    • Нютон
    • Фарадей
    • Максуел
    • Айнщайн

    Отговор: Максуел

    Максуел обединява електричните и магнитните явления в една теория.

  7. Кои вълни могат да се разпространяват във вакуум?
    • Звуковите
    • Вълните по вода
    • Ултразвуковите
    • Електромагнитните

    Отговор: Електромагнитните

    Електромагнитните вълни не се нуждаят от среда, а механичните вълни се нуждаят.

  8. Кой цвят от видимия спектър има най-голяма дължина на вълната?
    • Червеният
    • Виолетовият
    • Зеленият
    • Синият

    Отговор: Червеният

    Червената светлина е с λ около 700 nm, а виолетовата около 400 nm.

  9. В какъв приблизителен интервал са дължините на вълните на видимата светлина?
    • 4-7,6 nm
    • 400-760 nm
    • 400-760 μm
    • 4-7,6 mm

    Отговор: 400-760 nm

    Окото възприема електромагнитни вълни от около 400 nm до 760 nm.

  10. Коя величина на светлината НЕ се изменя при преминаване в друга среда?
    • Скоростта
    • Дължината на вълната
    • Честотата
    • Посоката

    Отговор: Честотата

    Честотата се определя от източника; скоростта и дължината на вълната се изменят.

  11. Какви трябва да са две вълни, за да се наблюдава устойчива интерференчна картина?
    • Поляризирани
    • С различни честоти
    • Надлъжни
    • Кохерентни

    Отговор: Кохерентни

    Кохерентните вълни имат еднаква честота и постоянна разлика във фазите.

  12. Как са насочени векторите E и B в електромагнитната вълна спрямо посоката на разпространение?
    • Перпендикулярно на нея
    • Успоредно на нея
    • E успоредно, B перпендикулярно
    • Под ъгъл 45°

    Отговор: Перпендикулярно на нея

    E и B са перпендикулярни помежду си и на посоката на разпространение, затова вълната е напречна.

  13. При каква разлика в хода Δ на две кохерентни вълни се получава интерференчен максимум?
    • Δ = (2k + 1)λ/2
    • Δ = kλ
    • Δ = kλ/4
    • Δ = λ/3

    Отговор: Δ = kλ

    Вълните се усилват, когато разликата в хода е цяло число дължини на вълната.

  14. Дифракционна решетка има период 2 μm. Кой е най-високият порядък на максимум, който се наблюдава при λ = 600 nm?
    • 2
    • 4
    • 3
    • 33

    Отговор: 3

    sin θ = kλ/d ≤ 1, k ≤ 2000/600 ≈ 3,3, значи kmax = 3.

  15. Разликата в хода на две кохерентни вълни с λ = 600 nm е 1,5 μm. Какво се наблюдава в тази точка?
    • Максимум (усилване)
    • Няма интерференция
    • Удвоена честота
    • Минимум (отслабване)

    Отговор: Минимум (отслабване)

    1500/600 = 2,5, т.е. нечетен брой половин вълни, затова вълните се отслабват.